[发明专利]一种新型电压型PWM整流器控制方法

说明书

技术领域

本发明属于整流器控制领域，尤其涉及一种用于电压型 PWM 整流器的无差拍预测直接功率控制方法。

背景技术

PWM 整流器因其诸多优点在各类变流装置中取得了广泛而重要的应用，主要表现在网侧呈现出受控电流源特性、可单位功率因数运行以及能量可双向流动等。

近年来，关于 PWM 整流器的控制技术，一种基于瞬时功率理论的直接功率控制策略（Direct Power Control，DPC）受到许多学者的关注和研究。DPC 根据功率滞环比较器的输出查找开关表选择合适的矢量对有功功率和无功功率实现解耦控制，具有算法简单、功率响应快速等优点。但其主要缺点是开关频率不固定，不便于输出滤波器的优化设计，并且对系统采样频率要求很高。基于 PI 调节的 DPC 策略，采用空间矢量脉宽调制（Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM）技术调制目标电压矢量，实现了开关频率恒定，并且直流侧电压利用率高，电流谐波的畸变率较低，但该策略受电网电压角度信息影响较大，电网电压畸变、不平衡或谐波含量较大时控制性能不理想，甚至出现振荡。

预测控制作为一种控制思想简单的控制方式受到了研究人员越来越多的关注，并被广泛应用于电力电子领域。被引入的预测控制方法主要有无差拍控制、跟踪控制和模型预测控制等。比较典型的模型预测控制是根据系统的离散化预测模型，设定一个指标函数，在下一个离散周期选择使指标函数最小的控制方式，从而实现最优控制，但控制过程复杂，运算量仍然较大。无差拍预测控制根据预测的下一拍给定值来控制当前系统，具有响应快速，控制精确的优点，但受 A-D 采样、数字运算等等所带来的控制延时影响较大，而且对系统参数敏感，容易造成系统不稳定。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种用于电压型 PWM 整流器的无差拍预测直接功率控制方法，该方法以三相电压源型 PWM 整流器数学模型为基础，根据无差拍功率预测模型，在每一个采样周期，实现对下一个周期开始时的功率给定值的跟踪控制。在系统中引入基于内模原理的准积分反馈校正环节，在每个采样周期对系统有功功率和无功功率的预测给定值进行修正。

本发明采用的技术方案是，一种新型电压型PWM整流器控制方法，包括无差拍功率控制器、反馈补偿、三相电压源型PWM变流器。

所述的无差拍功率控制器，根据电压源型 PWM 整流器的数学方程式，推导出两相静止坐标系下的无差拍预测直接功率控制模型，无需利用电网电压角度信息来进行旋转变换，在每一个采样周期，实现对下一个周期开始时的功率给定值的跟踪控制。

所述的反馈补偿，基于内模原理的准积分反馈校正环节，在每个采样周期对系统有功功率和无功功率的预测给定值进行修正。

所述三相电压源型PWM变流器，主电路采用 IGBT 与二极管反并联的方式。

本发明的有益效果是，该新型电压型PWM整流器控制方法，有功功率、无功功率响应迅速、平滑，而且没有静差；控制器对系统参数变化不敏感，系统鲁棒性好，控制器设计简单，并且具有良好的功率动态响应能力，具有一定的应用价值。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。 图 1 是本发明三相电压源型PWM变流器拓扑结构图。

具体实施方式

如图所示，本发明的新型电压型PWM整流器控制方法，包括无差拍功率控制器、反馈补偿、三相电压源型PWM变流器。

所述的无差拍功率控制器，根据电压源型 PWM 整流器的数学方程式，推导出两相静止坐标系下的无差拍预测直接功率控制模型，无需利用电网电压角度信息来进行旋转变换，在每一个采样周期，实现对下一个周期开始时的功率给定值的跟踪控制。并由无差拍预测直接功率控制模型计算控制电压矢量在两相静止坐标系下的 v、v分量，经SVPWM 调制方法调制出开关器件的控制信号，在每一个开关周期都实现对当前周期结束或者下一个周期开始时功率给定值的跟踪控制。